鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟及其注意要點

鄭長波

（哈爾濱鍋爐廠有限責任公司鍋爐設(shè)計開發(fā)處，哈爾濱 150046）

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟及其注意要點

鄭長波

（哈爾濱鍋爐廠有限責任公司鍋爐設(shè)計開發(fā)處，哈爾濱 150046）

本文淺析了鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計步驟及注意要點。

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計步驟；要點

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)作為鍋爐設(shè)備的重要組成部分，對鍋爐的整體性能參數(shù)沒有任何影響，成為降低鍋爐成本的重要突破口。正因如此，越來越多的鍋爐制造廠家加大了對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算上的研究。

1　鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計步驟及注意要點

通過分析，我們可以看到鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計包括：確定鋼結(jié)構(gòu)布置形式、選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接形式、選擇鋼結(jié)構(gòu)材料以及合理截面尺寸等方面。

1.1確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置形式

不同的鍋爐，鋼結(jié)構(gòu)的布置形式也不相同。首先，要確定鋼柱距離、鋼柱數(shù)量。結(jié)合爐膛、尾部煙道尺寸、旋風分離器直徑等確定主柱的距離。而主副跨之間距離的確定，應考慮整個平臺樓梯間、煙風道間，吹灰器間的布置空間。其次，要對剛性水平面的層數(shù)進行確定。對剛性水平面層數(shù)的布置直接影響著整個鋼性結(jié)構(gòu)的耗鋼數(shù)量，層數(shù)越多耗鋼越多。為了進一步降低耗鋼量，在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)合實際情況，在被允許的范圍內(nèi)，盡可能降低剛性水平面層數(shù)。中高壓小容量機組的鋼性水平面大多為4到6層，而大容量機組的剛性水平面則可根據(jù)鍋爐的實際高度適當增加。再次，要對垂直支撐布置進行確定。垂直支撐布置主要分為兩種，一種布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的副跨，一種布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的主跨。實際設(shè)計中通常采用副跨設(shè)計，副跨設(shè)計能避免鍋爐內(nèi)部各個管道之間的沖突，避免柱子承受過大的上拔力。最后，對頂板布置的確定。頂板作為吊掛鍋爐本體的重要稱重部件，對其斷面尺寸的設(shè)計尤為重要，尤其是在尺寸設(shè)計與計算上，要考慮到后期運輸過程是否會超限等問題。

1.2選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接形式

鍋爐技術(shù)協(xié)議明確了對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點選擇形式要與鋼結(jié)構(gòu)的布置形式相一致。可采用高強度螺栓連接作為大容量的鍋爐節(jié)點連接形式，而小容量鍋爐可使用焊接技術(shù)進行連接。

1.3鋼結(jié)構(gòu)材料的選擇

柱、梁、頂板、垂直支撐構(gòu)成了鋼結(jié)構(gòu)的主結(jié)構(gòu)，并控制著桿件的強度。可選擇低合金鋼Q345作為材料，其他主要控制剛度的桿件則可選擇碳鋼Q235。

1.4選擇合理的截面尺寸

在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)截面的選擇上，必須綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)形式以及用戶需求，根據(jù)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范考慮桿件截面自身的穩(wěn)定性與長細比。

2　鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計步驟及注意要點

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計，主要包括荷載統(tǒng)計、繪制計算簡圖、計算結(jié)果分析、繪制鋼構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負荷圖等。

2.1荷載統(tǒng)計

荷載設(shè)計是指鍋爐本體荷載、鋼結(jié)構(gòu)自重荷載以及其他與鍋爐荷載相關(guān)并作用在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)上的荷載。計算結(jié)果的準確性直接影響著鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的準確性，尤其是影響荷載統(tǒng)計結(jié)果的因素很多，要想進一步提高荷載統(tǒng)計的準確性，各個部門的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都必須配合，提供準確的荷載大小、荷載位置。

2.2繪制計算簡圖

計算簡圖不僅能夠表達鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的實際情況，還能進一步簡化鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，所以，在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算簡圖的繪制上，必須仔細、耐心的做好設(shè)計工作。

2.3計算

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算主要包括對立體、柱腳、平面、節(jié)點的計算。其中，立體計算是要確定柱子斷面、垂直支撐斷面以及基礎(chǔ)負荷圖；柱腳計算是在柱基礎(chǔ)機構(gòu)的連接上，確定柱腳結(jié)構(gòu)尺寸，并根據(jù)各柱之間負荷大小，計算出柱底板厚度；平面計算則分為平面整體計算、單個桿件計算二種，它是為了確定梁、水平支撐斷面的；而節(jié)點計算是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各個桿件連接點進行連接的重要依據(jù)，也是整個鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算的重要環(huán)節(jié)，在整個計算過程中必須對其進行不斷的調(diào)整與優(yōu)化，以達到預定目標。

2.4計算結(jié)果分析

在對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)進行計算后，還要對計算結(jié)果進行分析，進一步驗證繪制計算簡圖時桿件的斷面是否合理，若存在問題則進行循環(huán)計算，直至所得的所有數(shù)值接近其取值界限。

2.5繪制鋼構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負荷圖

鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負荷圖是在計算結(jié)果分析無誤的基礎(chǔ)上進行繪制的。因此，鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負荷圖成了鍋爐鋼結(jié)構(gòu)架施工設(shè)計的重要依據(jù)。所以，在鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負荷圖的繪制上，要確保數(shù)據(jù)的準確性以及圖紙的全面性。如：鋼結(jié)構(gòu)架總圖包括垂直立面圖以及各水平平面圖，并且垂直立面圖與水平面圖中要將各個構(gòu)件的相互關(guān)系尺寸逐一標明，而基礎(chǔ)負荷圖要標記出柱底板處的柱腳位置以及各種工況下應用于基礎(chǔ)的垂直力、水平力、彎矩。

3　鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計步驟及注意要點

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，也是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)進行施工設(shè)計的重要設(shè)計依據(jù)與重要設(shè)計基礎(chǔ)。與鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計相比，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計是初步設(shè)計與技術(shù)設(shè)計進一步的細化與完善，進而產(chǎn)生生產(chǎn)用圖的一個過程，所以，施工設(shè)計的難度較小，且額外設(shè)計工作較少，其根本目標在于降本增效。

［1]楊紅紅.鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟及特點［J］.鍋爐制造，2013，（11）：76-77.

［2]陶然.鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟及特點［J］.電站系統(tǒng)工程，2011，（09）：42-44.

Design Procedure of Boiler Steel Structure and its Points of Attention

ZHENGChang-bo
（Harbin Boiler FactoryCo.，Ltd.boiler design and development department，Harbin 150046，China）

This paper analyzes the preliminary design of the boiler steel structure，technical design，construction design steps and attention points.

Boiler steel structure；Design procedure；Keypoints

TK222

B

1674-8646（2015）07-0081-01